专利名称：冲击传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲击传感器，具体地涉及汽车气囊系统等使用的冲击传感器。
汽车气囊系统的构成是，使用感知汽车碰撞时所施加撞击的冲击传感器作为安全传感器，利用此冲击传感器的感知输出启动气囊的动作装置，使气囊膨胀保护驾驶员免受撞击。
作为已有的冲击传感器，例如有特开平7-198738号公报、特开平8-29444号公报所记载的。
图11是已有的作为汽车气囊系统等的安全传感器使用的舌簧管型冲击传感器的构成图。
图11中，11是壳体，12是设置于壳体11的舌簧管，13是固定永磁体14的弹簧，14是由弹簧13固定的永磁体。
因为由弹簧13固定的永磁体14处于舌簧管的动作区域之外，所以设置于壳体11的舌簧管12断开。
此冲击传感器中，例如从图11所示的箭头方向施加撞击时，此时由永磁体14重量产生的加速度超过弹簧13的弹性力，这样永磁体14移动至舌簧管的动作区域时，舌簧管12成为闭合。
但是，这种已有的舌簧管型冲击传感器存在以下问题，例如在图11中仅能检测来自箭头所示一方向施加的撞击，不能检出来自其他方向的撞击。而且，由于使用永磁体，存在因永磁体的重量、尺寸、磁通密度的偏差而导致传感特性的偏差的问题。因为以舌簧管作为检出元件，所以小型化受到限制。
本发明的目的在于提供一种冲击传感器，可以排除永磁体特性偏差对传感特性的影响，可以检测来自YZ方向360°全方位的撞击。
根据本发明的冲击传感器包括固定于壳体内的磁致电阻元件；用于向磁致电阻元件施加偏置磁场的线圈；填充于密闭容器的磁性流体，改变向磁致电阻元件施加的偏置磁场；对应磁致电阻元件的输出进行预定的信号处理的输出电路部。
所述输出电路部也可以包括调整电路特性的预定电路元件，所述电路元件也可以是能调整或替换的外装电阻。
所述输出电路部也可以包括计时器电路，利用计时器电路获得一定长度的输出波形，所述计时器电路可以是单稳态多谐振荡器。
根据本发明的冲击传感器，可以适用于汽车的气囊系统等所用的冲击传感器。
图1是适用本发明第1实施例的冲击传感器的构成示意图。
图2是上述冲击传感器的MR元件图形形状的示意图。
图3是上述冲击传感器的波形整形电路部的构成电路图。
图4是上述冲击传感器的波形整形电路部的加速度—输出电压的特性图。
图5是上述冲击传感器的波形整形电路部的加速度—输出电压的特性图。
图6是适用本发明第2实施例的冲击传感器的波形整形电路部构成示意图。
图7是适用本发明第3实施例的冲击传感器的波形整形电路部构成示意图。
图8是展示上述冲击传感器的波形整形电路部的各部分波形的波形图。
图9是展示上述冲击传感器的波形整形电路部的触发脉冲的波形图。
图10是展示上述冲击传感器的波形整形电路部的输出波形的波形图。
图11是已有的冲击传感器的构成示意图。
图1是本发明第1实施例的冲击传感器的构成示意图，根据本实施例的冲击传感器可以代替已有的舌簧管型冲击传感器来使用。
图1中，冲击传感器20由以下部分构成壳体21；设置于壳体21内的MR元件22(磁致电阻元件)；对MR元件22的输出进行波形整形的波形整形电路部23(输出电路部)；用于对MR元件22施加偏置磁场的线圈24；填充磁性流体25的密封容器26。
而且，为了使本冲击传感器20动作，预先向线圈24施加电压。此时，如图1所示，磁性流体25被吸引到线圈24形成的磁性曲线上，集中于容器26的中央。
在壳体21外部，安装电源端子27，输出端子28，接地端子29。
上述MR元件22是电阻值随磁性而变化的磁致电阻效应元件，如图2所示，由强磁性金属为主成分的合金薄膜构成的MR元件图形是折线状。此MR元件图形因外磁场在某一方向的磁化而使得其电阻率发生变化。
图3是上述波形整形电路部23的构成电路图。
图3中，R1～R4是构成图1中的MR元件22的MR元件，为了感知来自相反的两方向的撞击，用4个MR元件R1～R4构成。此4个MR元件R1～R4等间隔配置，MR元件R1和R2、MR元件R3和R4分别相对串联连接，此串联连接电路并联连接在电源Vcc和地GND之间，可以从MR元件R1、R2的连接点和MR元件R3、R4的连接点获得输出A、B。
为了使输出A和输出B平衡，把各电阻值设定为R1＝R4、R2＝R3或者R1＝R2＝R3＝R4。此时，MR元件的电阻值通常分别为2～3KΩ。
图3中，OP放大器A是进行差动放大的放大器，OP放大器B是进行反对数放大的放大器，OP放大器C是进行电压比较的放大器，R5、R6是构成分压电路的电阻。而且设置来自外部的电源端子Vcc、接地端子GND、输出端子Vout。
MR元件R1、R2的输出A连接于OP放大器A的反相输入端，MR元件R3、R4的输出B连接于OP放大器B的非反相输入端。OP放大器A进行输出A和输出B的差动放大。
OP放大器A的输出端连接于OP放大器B的非反相输入端，OP放大器B的反相输入端连接于电源Vcc。OP放大器B对OP放大器A的输出电压进行反对数放大。
OP放大器B的输出端连接于OP放大器C的非反相输入端，OP放大器C的反相输入端连接于分压电阻R5、R6。OP放大器C对由OP放大器B做反对数放大的输出电压做比较放大，输出输出电压Vout。
所加电压范围应为考虑到OP放大器A和OP放大器B、OP放大器C的电压范围的值。
以下，说明上述构成的冲击传感器20的动作。
如图1所示，从YZ方向的360°全方位中的一方向施加克服线圈聚集磁性流体25的磁吸引力的撞击时，磁性流体25移动，在MR元件22所加的磁场强度发生变化。
一旦加在MR元件22上的磁场强度变化，图3电路中，MR元件R1～R4的输出A及输出B的电压变化，使平衡丧失的两输出A和B通过OP放大器A做差动放大。在图3的a点，获得如图4所示的根据加速度的输出电压变化。
而且，OP放大器A的输出输入到OP放大器B的非反相输入端，OP放大器B对OP放大器A的输出电压做反对数放大。亦即，图3的a点输出的电压通过OP放大器B做反对数放大，在图3的b点获得如图5所示的根据加速度的输出电压变化。
再有，OP放大器B的输出输入到OP放大器C的非反相输入端，OP放大器C比较基准电压和输入电压，例如设定为输入电压高于基准电压时导通，低于基准电压时截止。
如上所述，根据第一实施例的冲击传感器20包括设置于壳体21内的MR元件22；对MR元件22的输出进行波形整形的波形整形电路部23；用于向MR元件22施偏置磁场的线圈24；磁性流体25；用于填充磁性流体25的密封容器26。采用线圈24作为向检测元件施加磁场的装置，通过与磁性流体的组合，由于不使用永磁体，所以可排除永磁体的重量、尺寸、磁通密度等特性的偏差对传感特性的影响。
而且，所构成的冲击传感器，不是象图11所示那样仅能在箭头所示一方向，而是可以检测来自图1所示的YZ方向的360°全方位的撞击。
这样，由于可以检测来自所有方向的撞击，所以本冲击传感器例如用做汽车气囊系统中的安全传感器时，可以针对来自多方向的撞击启动气囊装置，使气囊系统的安全性更高。
图6是根据本发明第二实施例的冲击传感器的波形整形电路部的构成电路图。在本实施例的冲击传感器的说明中，与图3所示波形整形电路部相同的构成部分采用同一标号。
本实施例在波形整形电路部中设置可以替换或调节的外装电阻，进行外装电阻的调整。
图6中，用于向波形整形电路部30的OP放大器C提供基准电压的分压电阻R5、R6中，电阻R6由可以调节或替换的外装电阻R6(电路元件)构成。电阻R5和电阻R6的电阻值设定为5KΩ。此外装电阻R6也可是能调整电阻值的可变电阻，而且也可以采用预先设置多个电阻选择使用的构成。
以下说明采用上述构成的波形整形电路部30的冲击传感器40的动作。
图6的电路通过R6的改变或者替换可以设定作为0P放大器C基准电压的非反相输入侧的电压。利用此外装电阻R6，MR元件的输出无论什么程度变化时，传感器可以改变导通/截止动作。
例如，通过图6的外装电阻R6的调节或替换，把输出电压设定在上述图5的A点，即OP放大器B的输出变化线上(加速度为0和输出变化饱和点除外)的电压。此时，上述图1的传感器中，从YZ方向360°全方位的一方向施加冲击，仅在此冲击超过图5的A点的冲击加速度时，传感器才动作。
如上所述，根据第二实施例的冲击传感器，在MR元件22的波形整形电路部30中，通过设置可以调节或替换的电阻器R6，可以实现具有调整灵敏度机构的冲击传感器。
图7是根据本发明第二实施例的冲击传感器的波形整形电路部的构成电路图。在本实施例的冲击传感器的说明中，与图3所示波形整形电路部相同的构成部分采用同一标号。
本实施例在波形整形电路部中设置单稳态多谐振荡器这样的计时器电路，利用此计时器电路获得一定长度的输出波形。
图7中，在波形整形电路部40的OP放大器C的输出侧，OP放大器C构成为具有由电容器CP、CT，二极管D1、D2，和电阻器RT、R1、R7、R8构成的单稳态多谐振荡器电路41(计时器电路)。
以下说明采用上述构成的波形整形电路部40的冲击传感器的动作。
图7中， MR元件R1～R4和OP放大器A、OP放大器B和OP放大器C的设定与上述图3的电路相同。
其次，把电阻R5和R6设定为R5＝R6。此时，一旦在上述图1所示传感器中从箭头方向施加撞击时，来自图7电路中的对MR元件输出电压差进行放大的OP放大器A的输入电压，通过OP放大器B做反对数放大，输入到OP放大器C的反相输入侧(负输入侧)，此电压超过非反相输入侧(正输入侧)的电压时，通过电容器CP施加触发脉冲，如果反相输入侧电压低于非反相输入侧，则输出电压Vout上升至图8的波形所示的+V。CT的反相侧、即OP放大器D的非反相输入也随之上升，在电阻RT的两端施加图8的VRT所示的电压。根据此电压VRT用流过RT的电流对电容器CT充电，RT的电压与图8的VRT所示的时间同时下降。这里，由于设定R5＝R6，所以RT的电压成为初始的一半时，OP放大器D的非反相输入的电压低于反相输入，输出再次为零。
图7的电路中，通过调节或替换电容器和电阻器，无论在OP放大器D施加例如图9所示的哪个触发脉冲，均仅获得图10所示输出波形。
因此，根据第三实施例的冲击传感器，在MR元件22的波形整形电路部40中，通过设置单稳态多谐振荡器电路41，无论施加哪个形状的触发脉冲，均可实现输出一定长度波形的冲击传感器。
因而，具有这些优异特长的冲击传感器适用于汽车气囊系统等所用的冲击传感器，则可期望提高气囊系统的安全性。
根据上述实施例的冲击传感器可以适用于上述汽车气囊系统等使用的冲击传感器，但是并不限于此，当然可以适用于作为冲击检测系统的全部装置。
而且，构成上述冲击传感器的MR元件、磁性流体的种类、数量等，以及构成波形整形电路部的OP放大器等的种类、数量等当然也不限于上述实施例。
根据本发明的冲击传感器的构成包括固定于壳体内的磁致电阻元件；用于向磁致电阻元件施加偏置磁场的线圈；填充于密闭容器的磁性流体，改变向磁致电阻元件施加的偏置磁场；对应磁致电阻元件的输出进行预定的信号处理的输出电路部，因此，可以排除永磁体特性偏差对传感特性的影响，可以检测来自YZ方向360°全方位的撞击。
权利要求
1.一种冲击传感器，其特征在于包括固定于壳体内的磁致电阻元件；用于向磁致电阻元件施加偏置磁场的线圈；填充于密闭容器的磁性流体，用于改变向磁致电阻元件施加的偏置磁场；对应磁致电阻元件的输出进行规定信号处理的输出电路部。
2.根据权利要求1的冲击传感器，其特征在于所述输出电路部包括调整电路特性的规定的电路元件
3.根据权利要求2的冲击传感器，其特征在于所述电路元件是能调整或替换的外装电阻。
4.根据权利要求1或2的冲击传感器，其特征在于所述输出电路部包括计时器电路，利用所述计时器电路获得一定长度的输出波形。
5.根据权利要求4的冲击传感器，其特征在于所述计时器电路是单稳态多谐振荡器。
全文摘要
提供一种冲击传感器,可以排除永磁体特性偏差对传感特性的影响,可以检测来自YZ方向360°全方位的撞击。冲击传感器20由以下部分构成:设置于壳体21内的MR元件22;对MR元件22的输出进行波形整形的波形整形电路部23;用于对MR元件22施加偏置磁场的线圈24;填充磁性流体25的密封容器26。
文档编号G01P15/18GK1186229SQ9712306
公开日1998年7月1日 申请日期1997年12月2日 优先权日1996年12月3日
发明者吉田谕纪 申请人:冲电气工业株式会社